Incremento delle prestazioni termofluidodinamiche di sistemi a flusso interno in regime di convezione mista

>> Cofinanziamento MIUR assegnato al programma di ricerca = 74.000 Euro >> Quota ateneo assegnata al programma di ricerca (quota forfet.: 8.021 + risorse disp.: 23.916) = 31.937 Euro >> Cofinanziamento totale = 105.937 Euro __________________________________ Unità di Ricerca 1 Università di Bologna Responsabile Scientifico: Prof. A. Barletta Unità di Ricerca 2 Università di Napoli "Federico II" Responsabile Scientifico: Prof. V. Naso Unità di Ricerca 3 Seconda Università di Napoli Responsabile Scientifico: Prof. O. Manca Unità di Ricerca 4 Università di Catania Responsabile Scientifico: Prof. G. Cammarata Scopo del programma di ricerca e' l'approfondimento di tematiche di base ed applicative della convezione mista. Le finalita’ principali consistono nell’analizzare aspetti della modellistica fisico-matematica della convezione mista, nonche’ nel fornire risultati innovativi per le applicazioni tecnologiche. Gli ambiti applicativi dei processi di convezione mista sono estremamente differenziati ed includono: il controllo termico dei sistemi elettronici, i sistemi di sicurezza negli impianti nucleari, le celle a combustibile, i sistemi solari termici e fotovoltaici, i trattamenti termici dei materiali (saldatura, laminazione a caldo, trafilatura, estrusione, colatura), la Chemical Vapour Deposition (CVD). L’integrazione tra l’analisi della modellistica di base e lo sviluppo di informazioni utili alle applicazioni in ambito industriale e’ un aspetto connaturato all’ambito della convezione mista. Lo studio di processi di convezione mista prevede infatti il simultaneo controllo di differenti fenomeni fisici e caratteristiche del sistema che contribuiscono a definire gli elementi distintivi del processo termofluidodinamico. Tra questi, si possono annoverare: la geometria del condotto entro il quale avviene il moto del fluido, le condizioni al contorno termiche sulle pareti del condotto, l’eventuale moto relativo tra le pareti del condotto, la stabilita’ del moto, il comportamento reologico del fluido, l’effetto della dissipazione viscosa, l'eventuale presenza di un mezzo poroso saturato dal fluido. Accade molto frequentemente che l’analisi di un processo di convezione mista nell’ambito di una specifica applicazione tecnologica richieda un esame molto attento del modo in cui i suddetti fenomeni possono concorrere a determinare i campi di velocita’ e di temperatura del fluido. Risulta dunque impossibile concepire il potenziamento e l’innovazione di processi tecnologici basati su flussi in regime di convezione mista senza una strettissima integrazione tra ricerca di base e ricerca applicata. Su tale duplice natura si basa il presente programma di ricerca. Saranno approfondite le conoscenze di base e fornite nuove correlazioni di progetto per favorire lo sviluppo e l’ottimizzazione termofluidodinamica di sistemi di scambio termico costituiti da condotti o cavita’ contenenti un fluido che circola in regime di convezione mista. In particolare, saranno sviluppate soluzioni analitiche, semianalitiche o numeriche in alcune geometrie basilari, come canali piani e condotti con sezione circolare, anulare e rettangolare. Saranno prese in esame diverse condizioni al contorno termiche, comprensive anche di casi privi di simmetria assiale, fornendo una considerevole gamma di soluzioni di riferimento. Tali soluzioni terranno conto anche di modelli reologici non newtoniani, di variazioni apprezzabili della viscosita’ del fluido con la temperatura, della non-linearita’ dell’equazione di stato del fluido. Esse consentiranno, tra l’altro, di indagare l’effetto delle forze di galleggiamento sul valore delle perdite di carico. Inoltre, le ricerche avranno lo scopo di approfondire le conoscenze sulla convezione mista in canali inclinati con pareti convergenti o divergenti, anche attraverso indagini sperimentali. Gli studi consentiranno di analizzare i moti secondari vorticosi e l'effetto stabilizzante ...